高压设备强电局部放电在线监测技术

高压设备强电局部放电在线监测技术

弋麟

(国电浙江北仑第一发电有限公司)

【摘要】：近些年我国电力事业发展的迅速，升压站日常工作的重要内容就是检测与维护高压设备，特别是在高压设备局部放电问题升压站为提高高压设备危险局部放电维护效果，广泛应用在线检测技术，但是伴随着电能需求量的增加，高压设备的检测与维护已经成为企业日常工作的重中之重，尤其是高压设备局部放电维护，为了提高高压设备强电局部放电维护有效性，将在线监控技术运用到高压设备强电局部放电的日常维护当中是势在必行的。

【关键词】：高压设备；强电局部放电；在线监测

引言

电力系统长期处于运行状态，而高压电气设备的内部亦或是表面会因放电现象的发生而加快绝缘装置老化的速度，也会出现短路亦或是击穿事故，直接影响电力运行效果与高压设备质量，威胁电力检修工作人员生命安全。将在线检测技术应用于高压设备强电局部放电的维护过程中，能够在线控制并检测高压设备的运行状态与放电状况，以保证可以及时发现并分析高压设备异常放电情况与故障，全面维护高压设备放电的问题。由此可见，深入研究并分析高压设备强电局部放电在线检测技术与运用具有一定的现实意义。

1、高压设备局部放电原因

高压电工设备大多存在局部放电问题，系统运行中这问题难以避免，原因在于设备制造过程中绝缘材料或结构包含一部分气隙或油膜，这部分比固体绝缘介质更易击穿。比如塑料电缆、互感器与变压器浇筑制造过程中，不可避免出现气泡问题，高压电器油浸绝缘中纸层间存在油膜。固体介质介电常数高于空气与矿物油，电场作用下空气与矿物油承受更大的场强，本身击穿强度较低，当外界电压升高到一定程度时空气或油会被局部击穿产生局部放电。

电极边缘存在较为集中的电场，电厂强度特别高，比如系统运行中套管电极边缘与高压电机线圈出槽口等部分容易产生放电。工作电压下胶纸套管与高压电机的绕组经常出现局部放电情况。设计制造高压电缆与电容器时，油纸绝缘起始放电场强大于工作场强，在电场作用下绝缘纸长时间受到高能量带点质点的撞击出现老化。开始阶段可以吸收气体，但长时间使用后会形成气泡进而产生局部放电情况。高压设备局部放电主要集中在交流正弦电压下，对绝缘正常运行产生影响，其他的比如雷电或操作过电压，因为时间短且出现概率小，一般不会造成大的放电危害。直流电压下不经常出现放电情况。

2、监测系统结构

在设计该系统的时候，笔者考虑实际效果决定采用三个超声波传感器，并将其安装在高压开关柜内壁上，三个传感器按照三维坐标系结构排列。超声波信号被传感器接收后经过一系列转化变成微电压信号，接着微电压信号通过同轴电缆传送至超声波信号放大电路，后者实现微电压信号的放大，最后超声波信号调理单元接收到放大后的微电压信号。

开关柜内部存在众多的干扰因素，比如常见的环境噪声、振动信号等，这些干扰因素会对安装在开关柜内部的超声波传感器造成影响，为降低或清除干扰信号，需要借助到滤波处理器，最终得到相对干净的放电信号。在设计过程中，决定采用带通滤波器，高通滤波为4阶巴特沃斯，截止频率f=20KHz，低通滤波2阶巴特沃斯截止频率为100KHz。

处理后的滤波信号被送入到A/D转换电路中，将信号转换成满足DSP输入要求的数字信号，接着转换后的信号进入DSP单元，并在其中进行一系列的后续处理。在DSP处理单元中，三路超声波信号通过DSP芯片进行快速傅里叶变换，放电信号的频谱特征被充分掌握，接着依据频谱特征快速提取信号特征值，进行特征层信息融合，本系统中采用最简单与最直观的信息融合方法-加权平均法；最后融合后的超声波放电信号经过DSP进行特征信息的模式识别，判断放电信号的正确性，如果时系统则会发出报警信号。除此之外，DSP信号可以计算并实时显示放电参数，并将信息通过通信单元传送至监控室，监控人员通过终端及时掌握相关信息。

3、高压设备强电局部放电在线控检测技术的基本内容

3.1局部放电在线检测技术的基本原理与方案设计

在现阶段，对于高压设备强电局部放电主要针对的是设备表面或者内部绝缘层的局部高压放电，因而局部放电在线监测一般多指高压设备绝缘层的局部高压放电，高压设备强电局部放电在线监测实现的基本原理就是局部放电的原理与特点，当高压线电气设备发生强电局部放电时，变压器内部就会产生超声波、电辐射、光等，会容易造成变压器内部温度过高，导致变压器烧毁现象发生，比如局部放电是发生在油中，那么放电的同时还会伴随有气体的产生，从而增加能力损耗，为实现对局部放电全方位准确的监测，超声波测量、电辐射测量、声光信号测量等许多与局部放电有关的检测方法应运而生。

3.2局部放电在线监测基本步骤

利用超声波定位法对高压设备局部放电在线监测的基本步骤大致如下：首先，利用系统传感器对电气设备局部放电位置发出的超声波信号进行采集与滤波处理，利用双转换器将模拟超声波信号转换成数字信号，然后，对转换后的超声波信号进行模式识别，以判断出设备局部放電量的大小与类型，同时对转换后的超声波信号进行延时计算，对超声波信号达到各传感器之间的时间差以及各种传感器的空间坐标进行求解，最后，要依据求出的传感器空间坐标与超声波信号达到各传感器之间的时间差来对高压设备局部放电点的具体位置进行准确定位，再借助计算机、图像处理软件将放电点的具体位置以三维立体形式显现在高压设备相应的模型之中，最终完成对高压设备强电局部放电的在线监测。

3.3干扰信号的抑制

高压电气设备发生局部放电时，往往会伴随有噪声干扰，加之一些其他不确定的因素，和容易对在线监测效果产生影响，所以，在局部放电在线监测系统对高压设备运行状态进行实时检测时，为防止干扰信号和噪声对监测效果产生影响，就会需要采取必要的干扰信号与噪声抑制措施，在一般情况下，高压设备局部放电干扰信号的来源主要有变频设备、逆变设备、整流设备，整个电网中的全部变压器，较大型单相电力电子装置，高新技术中的元器件等，这些设备、装置和元器件在高压设备实际运行过程中都有可能发生局部放电，产生谐波电压电流等干扰信号，进而对传感器与线路工作性能产生干扰，加快电气设备绝缘层老化，增加电力设备损耗，降低设备运行效率，缩短设备使用的寿命，要想防止干扰信号对高压设备强电局部放电在线监测的干扰，要先对干扰信号的类型进行区别，然后在此基础上制定有针对性的抑制措施，局部放电效应是指电压效应和时间效应，就是局部放电电压会随着时间的变化而变化，对高压设备局部放电往往会随着时间而呈现出某种共有的特征。

结语

综上所述，升压站内部高压电气设备在运行的过程中，局部放电在线检测技术的应用作用不容小觑。在实际运用方面，不仅能够及时且准确地监测设备局部高压放电的类型与大小，同时也可以准确定位并识别局部高压放电的位置。这样一来，就能够为电力系统运行的安全性与可靠性奠定坚实的基础。然而，伴随科学技术的快速升级与更新，高压设备强电局部放电的在线检测技术也必须要实时把握技术发展动态，采取必要的改进措施，以保证在定位放电位置、识别具体类型等方面的能力不断增强。在上文中，针对高压设备强电局部放电在线检测技术的相关内容展开了系统化阐述，以供参考。

参考文献:

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